Бетонная смесь

(51) 04 28/04 (2011.01) 04 22/08 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ заполнителя щебень фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии. Физико-механические характеристики бетонной смеси для бетона класса В 25,Портландцемент марки 400 17,7-20 Песок крупный 33-37,1 Щебень из шлаков черной металлургии фракции 10-20 мм 37,6-39 Вода 7-8 Ускоритель твердения- 100 1-3 от массы цемента СуперпластификаторАСЕ 40 1-1,5 от массы цемента Прочность бетона составляет 47,3-50,4 МПа. Применение бетонной смеси позволило создать высокомарочный бетон с улучшенными характеристиками по прочности в ранние сроки твердения, сократить сроки выполнения бетонных работ при бетонировании монолитных сооружений и, применив щебень из шлаков черной металлургии,решить вопросы по утилизации отходов и охране окружающей среды.(72) Хицко Нина Леонидовна Садовский Валентин Георгиевич Донсков Валерий Александрович Столярский Олег Аркадьевич Фролова Наталья Алексеевна(73) Акционерное общество АрселорМиттал Темиртау(57) Изобретение относится к составам бетонных смесей с пластифицирующими добавками и может быть использовано при изготовлении высокомарочных бетонов при бетонировании монолитных сооружений с интенсивным набором прочности в ранние сроки твердения. Технический результат достигается тем, что бетонная смесь содержит комплексную добавку,состоящую из ускорителя твердения - и суперпластификатораАСЕ 40, а в качестве Изобретение относится к составам бетонных смесей с пластифицирующими добавками и может быть использовано при изготовлении высокомарочных бетонов для выполнения бетонных работ при бетонировании монолитных сооружений с интенсивным набором прочности в ранние сроки твердения и при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий. Известна бетонная смесь с применением комплексной добавки для бетонов и строительных растворов, включающая, мас. цемент 9,5-24,4, песок 24-38, щебень 42-45, комплексная добавка 0,05-1,0(содержащая, мас. роданит натрия 265, тиосульфат натрия 1060 сульфат натрия 0,110, карбонат натрия 0,110), вода -остальное. А.с.2364575 Кл.С 2 С 04 В 22/08 Бюл.23,20.08.2009 Недостатком данной бетонной смеси является многокомпонентность комплексной добавки. Известна мелкозернистая бетонная смесь,включающая, мас. цемент 32,7-38,0, песок 47,8652,8, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом (С-3) 0,34-0,38, жидкое стекло 0,330,38, винилацетат 0,33-0,38 и вода - остальное. А.с.1692104 С, Кл. С 04 В 24/22 БИ 21, 15.11.94 Недостатком данной бетонной смеси является высокое содержание цемента и наличие в составе дорогостоящих и дефицитных компонентов винилацетата и жидкого стекла. Известна комплексная добавка для цементобетонной смеси, вводимая в бетонную смесь,состоящая из 25-35 мас., натриевой соли продукта конденсации формальдегида с нафталинсульфокислотой и 65-75 мас., отхода производства пентаэритрита на основе формиата натрия. Получаемая бетонная смесь состоит из портландцемента М 500, песка кварцевого с модулем крупности Мкр-1,18, щебня гранитного фракции 5-20 мм, суперпластификатора С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации формальдегида с нафталинсульфокислотой и отход производства пентаэритрита, содержащего мас.,пентаэритрит 910, сахара до 10, минеральные соли до 3, формиат натрия 20-22, вода - остальное. А. с .1428731 А 1, Кл. С 04 В 24/22, 22/08 Бюл.37, 07.10.88 Недостатком данной бетонной смеси с применением комплексной добавки является то, что она пригодна для изделий подвергаемых тепловлажностной обработке и не предназначена для монолитных конструкций. Известна бетонная смесь, содержащая, мас,портландцемент марки 400 10-22,7 заполнитель 69,386,1 технические лигносульфонаты 0,02-0,047 по ОСТ 13-183-83 и выравниватель А-продукт. обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена на основе метилбензолсульфонатов диэтиламинометильных производных 0,006-0,015 по ГОСТ 9600-78 водаостальное. А.с.1511234 1, кл. 04 24/18 Бюл.36,30.09.89 2 Недостатком данной бетонной смеси является то,что добавка является двухкомпонентной, что осложняет ее дозирование. Добавка применяется для бетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке и не применяется для монолитного бетона. Наиболее близкой по технической сущности является сырьевая смесь для получения высокопрочного бетона, включающая, компоненты в кг на 1 м 3 бетона портландцемент - 350-650, щебень гранитный - 900-1200, песок кварцевый - 600-800,микрокремнезем или кварц тонкомолотый - 7-130,вода -110-190, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира -0,1-3,0 мас. от портландцемента,ПАЩ-0,01-0,07 мас. от портландцемента, формиат кальция 0,5-3,0 мас.от портландцемента. А.с.2363680 1, Кл. С 04 В 28/04 Бюл.22,10.08.2009 Недостатком данной сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона является то, что добавка является многокомпонентной, состоит из 8 компонентов, что усложняет технологический процесс изготовления высокопрочного бетона. Целью изобретения являетсяИзготовление высокомарочных бетонов для выполнения бетонных работ при бетонировании монолитных сооружений с интенсивным набором прочности в ранние сроки твердения.Повышение прочности бетона, подвергаемого тепловлажностной обработке,сокращение продолжительности термообработки бетона или полное устранение прогрева.Позволяет использовать цемент минимально допустимого качества.Организация производства с переработкой отходов т.е. применение щебня из шлаков черной металлургии и решение вопросов по утилизации отходов и охране окружающей среды. Технический результат изобретения возникает при применении предлагаемой бетонной смеси и заключается в том, что при водоредуцировании происходит ускорение набора прочности бетона на ранних сроках нормального твердения и в процессе тепловлажностной обработки. Технический результат достигается тем, что с целью повышения прочности бетона бетонная смесь содержит комплексную добавку, состоящую из ускорителя твердения 100 и суперпластификатораАСЕ 40, а в качестве заполнителя для бетонной смеси щебня из шлаков черной металлургии фракции 10-20 мм. Ускоритель твердения - 100 является компонентом концепции(Кристаллы Ускоряющие Твердение), это суспензия кристаллических гранул, содержащая наночастицы,разработанная для активизации процесса гидратации в раннем возрасте твердения бетона. В отличии от обычных методов ускорения процесса твердения,таких как термообработка, или использование обычных ускорителей, - 100 обеспечивает такой уровень ускорения твердения смеси, который поддерживает естественную гидратацию и эксплуатационные характеристики,позволяя производить бетон более высокого качества. Ранее недостижимый уровень ускорения твердения при любых температурах достигается на ранней стадии (612 часов) за счет добавления функциональных гранул в состав бетонной смеси, которые обеспечивают окончательные свойства заданного бетона. Суперпластификатор АСЕ 40,понижающий содержание воды для реопластичных бетонных смесей разработан на основе поликарбоксилатэфирной смолы. Не содержит хлора,не вызывает коррозии арматуры. СуперпластификаторАСЕ 40 применим для производства товарного бетона и железобетонных изделий. Таким образом, сочетание двух добавок ускорителя твердения 100 и суперпластификатораАСЕ 40 позволяет получать пластичные бетонные смеси высокого качества с ускоренным набором ранней и конечной прочности. Высокая прочность бетона из бетонной смеси предлагаемого состава достигается за счет регулирования реологических и физико-механических свойств бетонной смеси и бетонов. Состав предлагаемой бетонной смеси для высокомарочного бетона класса В 25, мас,Портландцемент марки 400 17,7-20 Песок крупный 33-37,1 Щебень из шлаков черной металлургии фракции 10-20 мм. 37,6-39 Вода 7-8 Ускоритель твердения- 100 1-3 от массы цемента Суперпластификатор АСЕ 40 1-1,5 от массы цемента Прочность бетона составляет 47,3 - 50,4 МПа, (класс бетона по прочности на сжатие В 35-В 40). Из указанной бетонной смеси можно производить высокомарочные бетоны В 35-В 40 для возведения монолитных и сборно-монолитных сооружений и сборные железобетонные изделия, подвергаемые тепловлажностной обработке. Предлагаемая бетонная смесь применима для изготовления густоармированных, тонкостенных конструкций со сложной конфигурацией (типа лотков,колонн, перемычек, плит тротуарных, камней бортовых, свай, балок, колец, плит). Результаты исследований предлагаемой бетонной смеси и бетона после тепловлажностной обработки и нормального твердения приведены в таблицах 1,2,3. На основании таблицы 1 видно, что введение в бетонную смесь комплексной добавки, состоящей из 1 ускорителя твердения - и 2 суперпластификатораАСЕ 40 и применение в качестве заполнителя щебня фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии позволило увеличить удобоукладываемость смеси и прочность бетона после пропаривания на 45,5 (с 22,4 до 32,6 МПа) по сравнению с контрольным составом без добавок (поз. 1 к), а рост прочности пропаренного бетона по истечению 28 суток составил 37 (с 32,2 до 44,1 МПа)(поз. 1 к, поз. 2). Таким образом наблюдается рост прочностных характеристик в начальный период твердения бетона (поз. 1 к, поз. 2). Таблица 1 Результаты исследований предлагаемой бетонной смеси и бетона после тепловлажностной обработки Пози- Класс ция бетона по прочно сть на сжатие Усло- Удобо вия уклады твер - ваемость дения смеси ТВО ТВО ТВО ТВО ТВО ТВО Расход материалов впо массе на 1 м 3 бетонной смеси Цемент Песок крупный П 1 П 2 П 2 П 3 П 3 П 4 Прочность бетона при сжатии класса В 25,МПа ТВО ТВО Таблица 2 Результаты исследований предлагаемой бетонной смеси и бетона нормального твердения Пози- Класс Усло- Удобо Расход материалов впо массе на 1 м 3 бетонной Прочность бетона ция бетона вия уклады смеси при сжатии класса по твервае В 25, МПа прочно- дения мость Цеме Песок Щебень Добавка вот массы сти смеси нт круп фр. цемента на ный 10-20 ммВода 1 сут 7 сут 28 сут сжатиеАСЕ 40 100 3 Естест Естест Естест Естест Естест Естест Таблица 3 Результаты исследований предлагаемой бетонной смеси и бетона нормального твердения Прочность бетона при сжатии класса В 25, МПа 1 сут. 28 сут. Удобо- Расход материалов впо массе на 1 м 3 бетонной уклады смеси ваемость смеси Цемент Песок Щебень -Вода круп- фр. 10- 100 АСЕ 40 ный 20 мм Естест П 1 17,7 37,1 37,6 7,6 Класс бетона по прочности на сжатие Изменение соотношения компонентов комплексной добавки, состоящей из 2-3 ускорителя твердения - и 0,8-1,5 суперпластификатора АСЕ 40 и применение в качестве заполнителя щебня фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии позволило увеличить удобоукладываемость смеси с П 1 до П 4,увеличение прочности бетона после пропаривания составляет 51,8 - 78,1 (34-39,9 МПа) по сравнению с контрольным составом без добавок, а рост прочности пропаренного бетона по истечению 28 суток составил 50-55,6 (48,3-50,1 МПа) (поз. 1 к,поз. 3-6 табл. 1). Таким образом был достигнут высокий уровень пластификации бетонной смеси и наблюдается существенный рост прочностных характеристик в начальный период твердения бетона,это предполагает беспропарочную технологию изготовления изделий. На основании таблицы 2 видно, что при изменении соотношения компонентов комплексной добавки, состоящей из 1-3 ускорителя твердения- и 0,8-2 суперпластификатораАСЕ 40 и применения в качестве заполнителя щебня фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии позволило увеличить удобоукладываемость смеси с П 1 до П 4, а также увеличивается в 3,2 раза прочность бетона естественного твердения в суточном возрасте с 6,0 до 19,6 МПа по сравнению с контрольным составом без добавок. Рост прочности бетона по истечению 7 суток составил 64,2 (17,929,4 МПа). Рост прочности бетона по истечению 28 суток составил 61,5 (31,2-50,4 МПа) (поз. 1 к - поз. 6 табл. 2). Данные прочностных характеристик бетона,отраженные в табл. 2 подтверждают, что интенсивное увеличение прочности бетона с 4 АСЕ 40 и использованием в качестве заполнителя щебня фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии,происходит в начальные сроки твердения, это позволяет осуществлять беспрогревную технологию выполнения бетонных работ. На основании таблицы 3 видно, что при уменьшении расхода цемента до 15, изменении соотношения компонентов комплексной добавки,состоящей из 0,1 ускорителя твердения - и 0,3 суперпластификатораАСЕ 40,незначительно увеличивается прочность бетона естественного твердения в суточном возрасте с 6,0 до 8,0 МПа, по истечению 28 суток с 31,2 до 33,5(поз. 1 к - поз. 2 табл. 3) по сравнению с контрольным составом без добавок. При увеличении расхода цемента до 20,изменении соотношения компонентов комплексной добавки, состоящей из 2 ускорителя тверденияи 0,8 суперпластификатораАСЕ 40 увеличивается прочность бетона естественного твердения в суточном возрасте с 6,0 до 13,8 МПа, по истечению 28 суток 31,2 до 49,0 МПа по сравнению с контрольным составом без добавок (поз. 1 к, поз. 3 табл. 3). При увеличении расхода цемента до 25,комплексной добавки, состоящей из 2 ускорителя твердения - и 0,8 .суперпластификатораАСЕ 40 увеличивается прочность бетона естественного твердения в суточном возрасте с 6,0 до 17,0 МПа, по истечению 28 суток прочность бетона с 31,2 до 49,2 МПа по сравнению с контрольным составом без добавок (поз. 1 к, поз. 4 табл. 3), но при сравнении с составом поз. 3 табл. 2 увеличение незначительно. Пример выполнения. Приготовление бетонной смеси производится следующим образом отдозированные материалы поступают в гравитационный бетоносмеситель СБ-10 периодического действия вместимостью 0,75 м 3,компоненты перемешиваются в сухом состоянии. Введение комплексной добавки, состоящей из ускорителя твердения и суперпластификатораАСЕ 40 в состав бетонной смеси производится одновременно с водой затворения. Добавление комплексной добавки,состоящей из ускорителя твердения - и суперпластификатораАСЕ 40 более эффективно, если она добавляется в бетонную смесь после заливки 80 воды затворения. Не рекомендуется добавлять комплексную добавку из ускорителя твердения и суперпластификатораАСЕ 40 к сухим компонентам бетонной смеси. Комплексная добавка вводится в бетонную смесь в виде водного раствора рабочей концентрации. Рабочая концентрация применяемого раствора выбирается исходя из требований технологии, условий применения и удобства использования. Раствор добавки готовится и хранится при положительной температуре окружающего воздуха. При приготовлении бетонной смеси контролируется температура, подвижность и длительность е перемешивания, которая составляет 120-150 секунд. Транспортирование бетонной смеси к месту формования осуществляется автобетоносмесителем. При формовании изделий бетонная смесь из автобетоносмесителя выгружается в подготовленную для бетонирования форму или монолитную бетонную конструкцию и производится ее виброуплотнение. Применение бетонной смеси позволило создать бетон с улучшенными характеристиками по прочности, долговечности, т.е. из бетона класса по прочности на сжатие В 25 получить бетон В 35-В 40. Учитывая то,что интенсивное твердение происходит в начальные сроки твердения - это позволяет сократить сроки изготовления сборных железобетонных изделий и осуществлять беспрогревную технологию выполнения бетонных,работ. Применение в качестве заполнителя щебня фракции 10-20 мм из шлаков черной металлургии позволяет решить вопросы экологической проблемы по расчистке отвалов от доменных шлаков. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Бетонная смесь, включающая портландцемент,заполнитель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит щебень из шлаков черной металлургии и комплексную добавку, состоящую из ускорителя твердения 100 и суперпластификатораАСЕ 40 для бетонов при следующем соотношении компонентов, мас,Портландцемент марки 400 17,7-20 Песок крупный 33-37,1 Щебень из шлаков черной металлургии фракции 10-20 мм. 37,6-39 Вода 7-8 Ускоритель твердения- 100 1-3 от массы цемента СуперпластификаторАСЕ 40 1-1,5 от массы цемента